Angew. Chem. Int. Ed.: 13C标记法研究锂离子电池中电解液降解机理

小学生

2020-02-29

在锂离子电池中，电解液的分解直接影响着电池的循环寿命和安全性。因此，搞清楚锂离子电池中电解液的分解机理是十分重要的。但是电解液的分解产物多样且复杂，至今为止，研究人员提出了许多电解液分解机理。为了清楚地分析电解液的分解过程，德国明斯特大学Sascha Nowak课题组使用¹³C标记的碳酸乙烯酯（EC）和未标记的碳酸二乙酯（DEC）混合溶剂配成1M LiPF₆电解液，并用核磁共振碳谱和液相色谱-质谱联用技术分析表征分解产物的结构。

本文要点

1)   作者分析了高温时电解液的分解产物，发现溶剂的分解是基于EC的分解；乙二醇类物质的产生是基于EC的聚合和脱羧反应；产物中羰基碳可能来源于EC或DEC， 其中，DEC的羧基碳主要存在于产物分子末端；反应的终止主要是由于DEC的作用；烷基氧锂物种来源于线型碳酸酯；

2)   作者分析了电化学循环中电解液的分解产物，发现溶剂分解和寡聚磷酸盐类的产生均是基于EC的分解；乙二醇类物质的产生是基于EC的聚合和脱羧反应；产物中羰基碳可能来源于EC或DEC；反应的终止主要是由于烷基氧锂的作用；烷氧类物质来源于线型碳酸酯；形成的氧（氟）磷化物主要来源于DEC的作用。

参考文献：

Jonas Henschel et al., Clarification of Decomposition Pathways in a State‐of‐the‐Art Lithium Ion Battery Electrolyte through ¹³C‐Labeling of Electrolyte Components, Angew. Chem. Int. Ed., 2020.

DOI: 10.1002/anie.202000727